2025機(jī)械工程考研機(jī)械原理專項試卷及答案考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題：請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是（）。A.原動件數(shù)等于自由度數(shù)B.原動件數(shù)小于自由度數(shù)C.原動件數(shù)大于自由度數(shù)D.與自由度數(shù)無關(guān)2.在平面四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個相鄰構(gòu)件的轉(zhuǎn)動方向始終相反，則該機(jī)構(gòu)屬于（）。A.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)B.雙曲柄機(jī)構(gòu)C.雙搖桿機(jī)構(gòu)D.雷諾爾機(jī)構(gòu)3.速度影像法適用于（）進(jìn)行速度分析。A.平面連桿機(jī)構(gòu)B.空間連桿機(jī)構(gòu)C.凸輪機(jī)構(gòu)D.齒輪機(jī)構(gòu)4.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動件的運(yùn)動規(guī)律主要由（）決定。A.凸輪的形狀B.壓力角C.原動件的運(yùn)動規(guī)律D.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式5.增加凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，將（）。A.提高機(jī)構(gòu)效率B.降低機(jī)構(gòu)效率C.對效率無影響D.可能導(dǎo)致自鎖6.在連桿機(jī)構(gòu)中，引起“死點(diǎn)”位置的主要原因是（）。A.壓力角過大B.原動件轉(zhuǎn)速過高C.從動件行程過大D.機(jī)構(gòu)自由度大于17.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=60，則中心距a為（）mm。A.80B.160C.40D.1208.在齒輪傳動中，齒面接觸強(qiáng)度計算的主要目的是為了防止（）。A.齒輪磨損B.齒輪斷裂C.齒面點(diǎn)蝕D.齒根彎曲9.一對漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動，其傳動比i12取決于（）。A.齒輪的模數(shù)B.齒輪的齒寬C.齒輪的齒數(shù)z1和z2D.齒輪的壓力角10.對剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行靜平衡設(shè)計時，需滿足的條件是（）。A.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，慣性力之和為零B.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，慣性力矩之和為零C.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，慣性力偶之和為零D.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，質(zhì)心必位于軸線上11.對于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，通常需要進(jìn)行（）平衡。A.靜平衡B.動平衡C.轉(zhuǎn)動平衡D.空間平衡12.機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，速度波動的主要形式是（）。A.周期性速度波動B.非周期性速度波動C.振動D.噪聲13.為了減少周期性速度波動，通常在機(jī)械中安裝（）。A.飛輪B.變速機(jī)構(gòu)C.傳動比大的齒輪D.減速器14.機(jī)械效率總是（）。A.大于1B.小于1C.等于1D.可能為負(fù)值15.在機(jī)械系統(tǒng)中，功率、力、速度之間的關(guān)系為（）。A.功率=力×速度B.功率=力/速度C.功率=速度/力D.功率=力2×速度二、填空題：請將答案填寫在橫線上。1.機(jī)構(gòu)的自由度是指機(jī)構(gòu)具有_________的能力。2.平面高副機(jī)構(gòu)的自由度最多為_________個。3.在四桿機(jī)構(gòu)中，與機(jī)架相連的構(gòu)件稱為_________。4.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動件開始上升或下降的位置稱為_________。5.一對標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是_________和_________都相等。6.齒輪傳動的齒面接觸強(qiáng)度計算中，接觸應(yīng)力σH的計算是基于_________條件。7.機(jī)械產(chǎn)生周期性速度波動的原因是_________與_________不匹配。8.為了使機(jī)械具有確定的運(yùn)動，原動件數(shù)目必須_________機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。9.機(jī)械效率η等于有用功W有用與輸入功W輸入的_________。10.在進(jìn)行機(jī)械靜平衡設(shè)計時，通常在轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的相反方位添加平衡質(zhì)量，使其產(chǎn)生的慣性力與原有慣性力_________。三、計算題：請寫出詳細(xì)的計算過程和結(jié)果。1.圖示為一平面四桿機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件長度分別為：lAB=100mm，lBC=400mm，lCD=300mm，lAD=500mm，原動件AB以等角速度ω1=10rad/s順時針轉(zhuǎn)動。試用瞬心法求當(dāng)φ1=45°時，從動件CD的角速度ωCD和點(diǎn)D的速度vD。（提示：先求出瞬心PBC和PCD的位置，再進(jìn)行速度分析）2.一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪外嚙合傳動，已知模數(shù)m=5mm，壓力角α=20°，小齒輪齒數(shù)z1=20，大齒輪齒數(shù)z2=60。試計算：(1)該對齒輪的傳動比i12；(2)中心距a；(3)大齒輪分度圓直徑d2。3.圖示為一偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知凸輪基圓半徑rb=30mm，偏距e=10mm，凸輪以等角速度ω=10rad/s逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角θ=30°時，試用圖解法（無需精確作圖，但要說明作圖步驟和依據(jù)）求從動件的速度v。4.一機(jī)器主軸轉(zhuǎn)速n=1500r/min，周期性速度波動，其最大角速度ωmax=1510rad/s，最小角速度ωmin=1490rad/s。若要求安裝飛輪后，主軸角速度的波動系數(shù)δ≤0.02。設(shè)機(jī)器等效轉(zhuǎn)動慣量（不包括飛輪）J=18kg·m2。試求飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF。（提示：可先求平均角速度，再求速度波動能量，最后求飛輪轉(zhuǎn)動慣量）5.一軸上安裝有兩個圓盤，分別質(zhì)心偏離軸心O的距離為e1=0.5mm，e2=1mm，兩圓盤質(zhì)量分別為m1=2kg，m2=3kg。為保證軸的靜平衡，需在距離軸心O為0.2m的B處添加一個平衡質(zhì)量mB。試求平衡質(zhì)量mB的大小及應(yīng)放置的位置（沿軸的方向）。試卷答案一、選擇題1.A2.B3.A4.C5.B6.A7.B8.C9.C10.A11.B12.A13.A14.B15.A二、填空題1.自由運(yùn)動2.23.機(jī)架4.死點(diǎn)位置5.模數(shù)；壓力角6.接觸7.驅(qū)動力矩；阻力矩8.等于9.比值10.平衡三、計算題1.解：(1)求瞬心PBC：根據(jù)三心定理，瞬心PBC位于構(gòu)件AB延長線與構(gòu)件CD延長線的交點(diǎn)。PB=lAB×lBC/lAD=100mm×400mm/500mm=80mmPC=lBC×lAD/lAB=400mm×500mm/100mm=2000mmPBC位于B點(diǎn)和C點(diǎn)的連線與AD延長線的交點(diǎn)，PBC位于遠(yuǎn)離AD的一側(cè)。在瞬心PBC處，構(gòu)件BC的速度為零。連接PA、PB、PC，vB=ω1×PB，vC=ωCD×PC。由速度影像法，vB/vC=PB/PC。ωCD=vC/PC=vB/(PB×PC)=ω1×PB/(PB×PC)=ω1/PC=10rad/s×80mm/2000mm=0.4rad/s(順時針)vD=ωCD×PDPD=lCD×lAD/lCD=lAD=500mmvD=0.4rad/s×500mm=200mm/s(方向沿CD，背離C點(diǎn))(2)結(jié)果：ωCD=0.4rad/s(順時針)vD=200mm/s2.解：(1)傳動比i12=z2/z1=60/20=3(2)中心距a=(z1+z2)×m/2=(20+60)×5mm/2=200mm(3)大齒輪分度圓直徑d2=z2×m=60×5mm=300mm(4)結(jié)果：i12=3a=200mmd2=300mm3.解：(1)作基圓，基圓半徑rb=30mm。(2)作偏距線，距離軸心O偏距e=10mm。(3)作凸輪轉(zhuǎn)角θ=30°的半徑，該半徑與基圓的交點(diǎn)為B。(4)過B點(diǎn)作偏距線的垂線，該垂線與凸輪轉(zhuǎn)角θ=30°的半徑的交點(diǎn)為C。(5)連接機(jī)架O與C點(diǎn)，OC即為從動件的位移s。(6)從動件的速度v=ds/dt。在圖解法中，v與凸輪該半徑的角速度ω的轉(zhuǎn)向相反，其大小與BC段的長度（或瞬心法計算出的速度值）成正比。此處為圖解示意，具體數(shù)值需通過瞬心法或解析法計算。(注：此處為圖解步驟描述，實際作圖需精確。若需解析計算，需知道凸輪輪廊方程。)4.解：(1)平均角速度ωm=(ωmax+ωmin)/2=(1510+1490)/2rad/s=1500rad/s(2)角速度波動幅值Δω=ωmax-ωmin=1510-1490=20rad/s(3)速度波動系數(shù)δ=Δω/ωm=20rad/s/1500rad/s=1/75(4)要求δ≤0.02，即Δω'=δ×ωm=0.02×1500rad/s=30rad/s(5)需要補(bǔ)充的轉(zhuǎn)動慣量ΔJ=JF=Δω'^2/(2ωm^2)=30^2/(2×1500^2)kg·m2ΔJ=900/4500000kg·m2=0.0002kg·m2(6)總飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF=ΔJ+J=0.0002kg·m2+18kg·m2=18.0002kg·m2(7)結(jié)果：JF=18.0002kg·m25.解：(1)軸上總不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力F1=m1×e1×ω^2，方向與e1相反；F2=m2×e2×ω^2，方向與e2相反。(2)為實現(xiàn)靜平衡，需在B處添加的平衡質(zhì)量mB產(chǎn)生的慣性力F'B應(yīng)與F1、F2的合力平衡，即F'B=-(F1+F2)。(3)F'B=mB×eB×ω^2，其中eB為mB的質(zhì)心偏離O的距離，題中eB=0.2m。(4)mB×eB×ω^2=-(m1×e1×ω^2+m2×e2×ω^2)(5)mB=-(m1×e1+m2×e2)/eB=-(2kg×0.5mm+3kg×1mm)/0.2m注意單位統(tǒng)一：e1=0.5mm=0.0005m,e2=1mm=0.001mm